深度报告-20220812-平安证券-汽车行业深度报告_域控制器_汽车电子电气架构演进下的黄金赛道_52页_5mb.pdf
行业深度报告 域控制器,汽车电子电气架构演进下的黄金赛道 行业深度报告 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 行业报告 汽车 2022 年 08 月 12 日 强于大市(维持 ) 行情走势图 相关研究报告 行业 深度 报告 *汽车 *华为智选发展向好, HI 模式想象空间巨大 2022-08-10 行业 点评 报告 *汽车 *特斯拉二季度产能受限,但经营业绩依然稳健 2022-07-21 行业 月报 *汽车 *产销规模恢复 , 新能源彰显韧性 2022-07-07 中期策略报告 *汽车 *杀入合资腹地路、自主提速超车 2022-06-12 行业深度报告 *汽车 *电子电气架构演进,海平面下的冰山 2022-06-06 证券分析师 王德安 投资咨询资格编号 S1060511010006 BQV509 WANGDEAN 付强 投资咨询资格编号 S1060520070001 FUQIANG 研究助理 王跟海 一般证券从业资格编号 S1060121070063 WANGGENHAI 平安观点: 域控制器是汽车电子电气架构集成化过程中的产物。 智能化功能的日渐增加使得汽车电子架构 必将 迈向中央集成,特斯拉引领此变革,其它车企正进行 整车电子 架构的快速迭代,整车架构演进与多核异构大算力芯片催生域控制器这一黄金赛道。 车辆电子架构集成度越来越高,域控制器将从经典的五域走向三域并最终走向整车中央计算平台。 在此过程中域控制器的功能集成度、算力需求、软硬件复杂度将呈指数级增长。座舱域与智驾域凸显品牌差异度,是当前车企率先部署的域, 2021 年行泊一体域控制器不到 40 万套, 1H22 座舱域控制器搭载量约 34 万台,我们预计 2025 年座舱域 /智驾域搭载量为 559万套 /498 万套。据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在 2025/2030 年有望达 1280/1560 亿美元,其中自动驾驶 +智能座舱域控制器 2025/2030年市场规模有望达 520/710 亿美元。 域控制器主要由主控芯片、操作系统、应用算法等软硬件构成,域控制器Tier1 是主控芯片与主机厂的连接枢纽。 主控芯片是软件发挥的舞台,车企一般在量产前 1.5-2 年选定域控制器的主控芯片, OTA需求使得硬件普遍预埋。当前车载大算力芯片全球格局较清晰,本土公司正在崛起,新势力与自主头部 汽车 品牌积极定点英伟达、高通 等的 大算力芯片, AI 芯片处智能车产业链核心地位, AI 芯片产品路线图指向大算力 +跨域 融合,商业模式愈加开放灵活。 智驾功能增多并集成使得智驾域控制器应运而生,相较于分布式方案,可实现感知、算力 共享,节省成本,且软件可持续优化。 奥迪 A8、特斯拉开启智驾域控先河,国内小鹏 P7 率先搭载,本土复杂驾驶场景使得行车辅助与泊车辅助需求均强劲,加上新势力车企示范效应 , 行泊一体域控制器正处高增长通道入口 。 本土域控 tier1 具有先发优势,轻量级与大算力域控分别适配不同价格带,均有较大发展空间。 智能座舱是人们体验汽车智能化的首要窗口,历经车载收音机、中控导航、数字座舱后,智能座舱正处 于 发展初期,正向一芯多屏、多模交互趋势进化。 随舱内屏幕与摄像头增多,座舱域控方案较分布式方案具备愈加明显的成本优势,且支持快速开发 +功能新增并迭代。我们预计 2025 年座舱域控制器渗透率将超过 20%。当前高通占据中高端车座舱主控芯片大部分份额,伟世通、博世分别为吉利、长城等车企供货,本土 Tier1 有如德赛西威、 诺博科技、博泰车联 、华阳集团 等。 证券研究报告 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 2/ 52 域控制器以其日趋复杂的软硬集成度抬高 Tier1 壁垒 。 整车快速部署 意愿强烈 及 域控制器 定制化诉求使得本土 Tier1 具备相对优势,交钥匙与纯代工等各类商业模式并存。全栈解决方案提供能力、工程能力、域控量产经验、跨域融合能力 构筑 成域控制器 Tier1 的护城河。 投资建议: 看好智能化布局较早,电子电气架构迭代速度较快的主机厂,强烈推荐长城汽车( 2333.HK)、推荐吉利汽车( 0175.HK)、小鹏汽车、理想汽车、上汽集团。域控制器价值凸显,看好具备全栈服务能力 +量产经验 +较强工程能力的 Tier1,域控制器软硬件复杂度大幅提升,软件服务商发展空间广阔,强烈推荐中科创达,推荐德赛西威、经纬恒润,建议关注华阳集团等。 风险提示: 1) 搭载域控制器的智能车销量不达预期 ; 2)智能驾驶域控制器由于搭载了大算力芯片及数量较多的传感器,可能降低电动车续航里程; 3) 整车电子电气架构推进速度不达预 期 ; 4) 电子物料紧缺拖累域控制器项目进程。 股票名称 股票代码 股票价格 EPS P/E 评级 2022-08-11 2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E 2333.HK 长城汽车 9.90 0.73 0.99 1.45 1.63 13.5 10.0 6.8 6.1 强烈推荐 300496.SZ 中科创达 135.20 1.52 2.12 2.92 4.00 88.8 63.9 46.2 33.8 强烈推荐 0175.HK 吉利汽车 14.88 0.48 0.70 0.90 1.26 30.8 21.3 16.5 11.8 推荐 9868.HK 小鹏汽车 77.94 -2.83 -3.68 -1.72 -0.13 -27.6 -21.2 -45.2 -602.1 推荐 2015.HK 理想汽车 106.64 -0.15 -0.11 -0.03 0.64 -691.5 -978.2 -3586.6 165.5 推荐 600104.SH 上汽集团 16.36 2.10 1.81 2.36 2.57 7.8 9.0 6.9 6.4 推荐 601238.SH 广汽集团 15.31 0.70 0.94 1.12 1.27 21.9 16.2 13.6 12.1 推荐 002920.SZ 德赛西威 162.25 1.50 2.07 2.78 3.65 108.2 78.2 58.4 44.4 推荐 688326.SH 经纬恒润 208.89 1.22 1.62 2.42 3.42 171.5 129.2 86.4 61.1 推荐 002906.SZ 华阳集团 51.41 0.63 0.90 1.24 1.67 81.9 57.0 41.6 30.8 暂无评级 备注: 无评级公司的盈利预测值为 WIND 一致预期值。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 3/ 52 正文目录 一、 前提:整车电子电气架构向中央集中迈进 . 7 1.1 整车电子电气架构为何必须要走向中央集成 . 7 1.2 特斯拉 引领电子电气架构变革,自主品牌正处加速迭代期 . 9 二、 车辆电子架构演进,域控制器价值凸显 . 12 2.1 域控制器的分类 . 13 2.2 域控制器产业链 . 15 三、 域控制器核心:大算力主控芯片 . 18 3.1 域控制器研发,芯片选型先行 . 18 3.2 大算力芯片格局较为 清晰 . 21 3.3 典型芯片产品路线图指向大算力与高融合 . 23 四、 智能驾驶域控制器:行泊一体将进入快速渗透期 . 27 4.1 智能驾驶域控制器发展历史 . 27 4.2 发展空间 行泊一体域控制器处爆发前夜 . 30 4.3 市场格局 本土供应商有先发优势 . 33 五、 座舱域控制器:一芯多屏快速渗透 . 43 5.1 座舱域控制器处发展初期,将快速替代分布式方案 . 44 5.2 座舱域控制器供应格局 . 48 六、 投资建议 . 50 七、 风险提示 . 51 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 4/ 52 图表 目录 图表 1 智能车之工具属性与情感属性的分离发展 . 7 图表 2 分布式的电子电气架构难以适应智能化发展趋势 . 8 图表 3 分布式与域控制器集中式电子电气架构的优劣对比 . 8 图表 4 汽车电子电气架构升级带来四大升级趋势 . 9 图表 5 跨域 融合下的电子硬件集中化 . 9 图表 6 从分布式到域控,车辆软件架构变迁 . 9 图表 7 车辆电子电气架构演进趋势 . 10 图表 8 车辆电子电气架构 升级路线图 . 10 图表 9 主要车企电子电气架构演进节奏 . 10 图表 10 特斯拉电子电气架构演进历史 .11 图表 11 大众 ID4、 Model Y、福特 Mach E 电子电气架构对比 .11 图表 12 电子架构演进,汽车价值链重构 . 12 图表 13 整车电子架构将在相当长时间处功能域阶段,域控制器价值凸显 . 13 图表 14 域控制器演进路径:从经典五域 三域 整车中央计算平台 . 14 图表 15 整车五大功能域控制器特点 . 14 图表 16 当前车企优 先部署用户感知度高的智能驾驶域、智能座舱域 . 15 图表 17 域控制器市场空间预测 . 15 图表 18 域控制器产业链 . 16 图表 19 德赛西威基于 OrinX的域控制器电路板 . 16 图表 20 自动驾驶域控制器软件构成 . 16 图表 21 自动驾驶域控制器软件开发模式变革 . 17 图表 22 域控制器量产的关键能力 . 18 图表 23 自动驾驶对芯片 算力的要求呈指数级上升 . 19 图表 24 智能车电子电气架构演进对车载芯片种类及其算力的要求 . 19 图表 25 SOC 芯片取代大量 ECU,在智能车产业链地位大幅提升 . 20 图表 26 AI芯片企业在智能汽车产业链中角色的变化 . 20 图表 27 AI芯片企业拥有开放灵活的商业模式,迎合各类客户需求 . 21 图表 28 主流自动驾驶芯片及其域控制器平台 单位: AI算力 TOPS . 22 图表 29 典型智能驾驶主控芯片及其搭载情况 单位: AI算力 TOPS, W,美元 . 22 图表 30 典型智能座舱主控芯片及其搭载情况 . 22 图表 31 英 伟达智能驾驶解决方案 Drive Hyperion8 . 24 图表 32 英伟达智能驾驶解决方案路线图 . 24 图表 33 英伟达智能驾驶主控芯片 AI算力 . 24 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 5/ 52 图表 34 高通与英伟达在智能座舱和智能驾驶领域的主机厂客户 . 25 图表 35 头部座舱 /智驾芯片均迈向跨域融合的应用 . 25 图表 36 亿咖通 /芯擎科技产品路线图:信息娱乐平台 数字座舱平台 整车计算平台 . 26 图表 37 地平线产品路线图 . 26 图表 38 智能汽车计算平台的 演进 . 27 图表 39 奥迪 A8自动驾驶域控制器 zFAS . 28 图表 40 特斯拉自动驾驶芯片解决方案演进路径 . 29 图表 41 特斯拉自动驾驶传感器方案演进 . 29 图表 42 特斯拉 自动驾驶域控制器 FSD. 29 图表 43 主要自动驾驶主控芯片厂家及域控制器供应商 . 30 图表 44 我国自动驾驶技术发展里程碑推进蓝图 . 30 图表 45 安波福智能驾驶套餐售价及价格构成 . 31 图表 46 中 低算力智能驾驶域控制器和大算力智能驾驶域控制器区别 . 32 图表 47 典型行泊一体域控制器 单位: TOPS . 32 图表 48 各行泊一体域控制器的功能实现 . 32 图表 49 自动驾驶域控制器供应格局 . 33 图表 50 部分智能新 车智能驾驶域控制器搭载情况 单位: TOPS . 34 图表 51 当前华为 MDC 产品型号 . 34 图表 52 华为 MDC 致力于为产业链生态伙伴提供技术平台 . 35 图表 53 华为 MDC 硬件架构、软件架构 . 35 图表 54 德赛西威自动驾驶域控制器产品及其功能 . 36 图表 55 德赛西威自动驾驶域控制器产品推进路线图 . 36 图表 56 德赛西威中央计算平台 Aurora. 37 图表 57 经 纬恒润 ADAS 系列产品及智能驾驶域控制器产品 . 38 图表 58 福瑞泰克智能驾驶解决方案 . 39 图表 59 创时智驾发展历程 . 40 图表 60 创时智驾域控制器产 品,主控芯片包括地平线、德州仪器、英伟达 . 40 图表 61 创时智驾域控制器配套上汽旗下车型 . 41 图表 62 软硬解耦,硬件标准化,智能车软件价值占比大幅上升 . 42 图表 63 NeuSAR 产品特性 . 42 图表 64 东软睿驰通用域 控制器 . 43 图表 65 理想 L9 座舱具有代表意义 . 44 图表 66 汽车座舱从电子座舱迈向第三生活空间 . 44 图表 67 座 舱域控制器在一块 SOC 芯片中整合座舱内离散的电子控制单元 . 45 图表 68 分布式座舱与域控制器式座舱的区别 . 46 图表 69 汽车座舱域控制器相较于分布式方案契合用户需求,解决车企诸多痛点 . 46 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 6/ 52 图表 70 座舱显示屏和摄像头日渐增加,座舱与控制器相较于分布式方案的成本优势愈加明显 . 47 图表 71 智能座舱系统域控制器主要构成 . 47 图表 72 座舱域控制器拥有丰富外设接口,支持多操作系统满足安全与娱乐需求 . 48 图表 73 车联天下智能座舱系统域控制器产品规划 . 49 图表 74 车联天下与博世在智能座舱系统域控制器产品上的合作模式 . 49 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 7/ 52 一、 前提:整车电子电气架构向中央集中迈进 伴随汽车的智能化快速演进,汽车产品呈现显著的集成化发展趋势。 机械 硬件 集成化 包括底盘、动力系统、热管理 的 集成化,各车企的车辆平台将 逐渐减少,做减法。 电子硬件 集成化 少量高性能计算单元代替大量 ECU,减少线束与 ECU数量,逐步解耦软件与硬件,以承载日益复杂的车辆软件模型。 软件集成化 随着电子电气架构由分布式向集中 式演进,汽车 软件由分离的嵌入式变为解耦的分层式。复杂度大幅增加, 软件自研与外包均将大幅增长,软件将成为整车差异的主要决定因素。 图表 1 智能车之工具属性与情感属性的分离发展 资料来源: 专家访谈, 平安证券研究所 域控制器是汽车电子电气架构集成化过程中的产物,因此,域控制器发展的前提是整车电子电气架构迈向中央集成。 汽车电子电气架构把汽车中的各类传感器、 ECU(电子控制单元)、线束拓扑和电子电气分配系统整合在一起完成运算、动力和能量的分配,进而实现整车的各项功能。如果将汽车比作人体,汽车的机械结构相当于人的骨骼,动力、转向相当于人的四肢,电子电气架构则相当于人的神经系统和大脑,是汽车实现信息交互和复杂操作的关键。如果没有先进的电子电气架构做支撑,再多表面智能功能的搭载也无法支持车辆的持续更新和持续领先,更无法带来车辆成本降低和生产研发的高效。 当前汽车电子电气架构正从分布式走向中央计算,这个过程就如同从“诸侯割据”走向“天下归一”,由于多重历史包袱的存在,刚开始 控制权收拢于多个权力中心(即域控制器 DCU),同是也还存在若干地方政权(同时保留若干分布式模块),但最终将走到中央集权(跨域融合成高性能计算中心 HPC),地方只负责执行统一的政令。伴随电子架构集成化的还有软件分层解耦,如同一个政府组织有中央政府、省级、县级,各级变动互不影响,可分层迭代。同时汽车的通信架构也进行升级,如同修建覆盖全国的高速公路网。 1.1 整车电子 电气架构 为何必须要走向中央 集成 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 8/ 52 随着整车电子电气产品应用的增加,单车 ECU 数量激增,分布式电子电气架构由于算力分散、布线复杂、软硬件耦合深、通信带 宽瓶颈等缺点而无法适应汽车智能化的进一步发展,正向中央计算迈进。 图表 2 分布式的电子电气架构难以适应智能化发展趋势 资料来源:平安证券研究所 深度报告电子电气架构演进,海平面下的冰山 图表 3 分布式与域控制器集中式电子电气架构的优劣对比 分布式电子电气架构 域控制器集中式架构 计算平台 ECU 域控制器 DCU 通讯网关 CAN 总线 以太网 传输速度 10kbit/s 124kbit/s(CAN-FD 最大 8MbpS) 10Gbit/ 100Gbit/s 通讯性能 总线负载率高,信号在子网络中重复发送 高带宽、低延时、低成本 协同性 ECU 之间独立,协同差 域内同一连接控制、跨域协同 硬件数量 单车 ECU 数量近百个,物料成本 /耗能高 单车 ECU 数量 大减 ,省空间,降物料及能耗 算力冗余 分离的冗余算力 域内算力有效利用,核心计算性能大幅提升 OTA 升级 嵌入式软件由不同 TIER1 提供,无法统一维护并 OTA 统一管理与信息交互,便于 FOTA、 SOTA 集成验证难度 大。难以开发复杂功能 更易开发复杂功能 资料来源: 盖世汽车研究院 , 平安证券研究所 汽车电子电气架构的升级主要体现在硬件架构、软件架构、通信架构三方面: 硬件架构从分布式向域控制 /中央集中式方向发展。汽车将以少量高性能计算单元替代大量 ECU,为日益复杂的汽车软件提供算力基础。软件架构从软硬件高度耦合向分层解耦方向发展。软硬件解耦 +软件分层解耦,使得汽车软件可经 OTA 实现快速迭代。通信架构由 LIN/CAN 总线向以太网方向发展,大带宽通信架构以适应车辆日益激增的数据量和低时延要求。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 9/ 52 图表 4 汽车电子电气架构升级带来四大升级趋势 硬件升级 软件升级 分布式向域控 /中央集中式发展。 有利于提升算力利用率。数据统一交互,实现整车功能协同。缩短线束降低重量,降低故障率,提升装配自动化率 软件分层解耦 利于实现固件 /软件 OTA。利于采集数据信息多功能应用,减少硬件需求量,真正实现软件定义汽车。 通信升级 电源升级 LIN/CAN 总线向以太网方向发展 满足高速传输 +低延迟。 采用以太网方案线束更短,减少安装及测试成本 不使用保险丝与继电器 面向 L3 级自动驾驶,电源冗余需求倾向于采用两套不同的盒子来满足低压电网需求。完全不使用保险丝与继电器,实现所有大 中 小 电流都有监测和过热过流保护,能实现全面的智能防火,安全性、智能化程度全面。 资料来源: 创时智驾, 平安证券研究所 图表 5 跨域融合下的电子硬件集中化 图表 6 从分布式到域控,车辆软件架构变迁 资料来源: 德赛西威, 平安证券研究所 资料来源: 小鹏汽车, 平安证券研究所 1.2 特斯拉 引领电子电气架构 变革, 自主品牌 正处 加速 迭代 期 电子电气架构演进路径:分布式架构 功能域 跨域融合 中央计算平台 。 Model 3开启电子架构全面变革,实现了中央集中式架构的雏形,基于此特斯拉实现了辅助驾驶软硬件高度垂直整合,保有车辆亦可实现相关功能的常用常新和持续领先。传统车企电子架构仍多处功能域早期,呈“分布式 ECU+域控制器”的过渡形态,向“中央计算单元 +区域控制器”迈进的过程可能将耗时 3-10 年。 2022 年内小鹏将于 G9 落地的新一代架构 以及 长城汽车将落地的第四代架构 GEEP4.0 迈向跨域融合。到 2024/2025 年“中央计算 +区域控制器”将开始落地。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 10/ 52 图表 7 车辆电子电气架构演进趋势 资料来源: 佐思汽研, 平安证券研究所 图表 8 车辆电子电气架构升级路线图 图表 9 主要车企电子电气架构演进节奏 资料来源: 博世, 平安证券研究所 资料来源: 汽车电子设计, 平安证券研究所 2017 年特斯拉推出的 Model3 突破了功能域的框架,实现了中央计算 +区域控制器框架,通过搭建异域融合架构 +自主软件平台,不仅实现软件定义汽车,还有效降低整车成本,提高效率。 特斯拉三代车的电子电气架构演进背后的实质是不断把车辆功能从供应商手中拿回来自主开发的过程。 Model3 的自动驾驶模块、娱乐控制模块、其它区域控制器、热管理均为自主设计开发。通过三款车型的演进,特斯拉的新型电子电气架构不仅实现了 ECU 数量的大幅减少、线束大幅缩短,更打破了汽车产业旧有的零部件供应体系(即软硬件深度耦合打包出售给主机厂,主机厂议价能力差,后续功能调整困难),真正实现了软件定义汽车,特斯拉的 OTA可以改变制动距离、开通座椅加热,提供个性化的用户体验,由于突破了功能域,特斯拉的域控制器横跨车身、座舱 、底盘及动力域,这使得车辆的功能迭代更为灵活,用户可以体验到车是常用常新的,与之形成鲜明对比的是,大部分传统车厂的 OTA 仅限于车载信息娱乐等功能。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 11/ 52 图表 10 特斯拉电子电气架构演进历史 资料来源:黄少堂 软件定义汽车,架构定义软件 ,平安证券研究所 2021 年 Munro & Associates 工程公司比较了特斯拉 Model Y、福特 Mach-E和大众 ID.4电气架构之间的差异。特斯拉 Model Y集成度明显更高,其 ECU数量是 ID4的一半,福特和大众还保留了较多的现成的分布式 ECU。特斯拉从 Model 3开始车辆的低压电气部分不采用任何保险丝盒继电器。 图表 11 大众 ID4、 Model Y、福特 Mach E 电子电气架构对比 三款车的网络节点、 ECU数量对比 大众 ID4 特斯拉 Model Y 福特 Mach E ECUs 52 26 51 CAN 7 10 8 CAN-FD 6 some CAN buses FD Capable 1 Ethernnet 12 2 4 Lin 9masters, 43slaves 5masters, 24slaves 13masters, 44slaves LVDS 3 10 3 OTHER A2B,BroadR A2B 三款车的配电模块、保险丝、继电器数量对比 大众 ID4 特斯拉 Model Y 福特 Mach E 12V保险丝 77 0 88 12V继电器 7 0 22 配电模块 3 0 3 资料来源: Munro & Associates, 3IS, 平安证券研究所 其它车企也正处架构的快速迭代期,整体看,自主品牌迭代速度较快,多代架构同步开发,此过程伴随高研发投入、软件人才扩张,研发组织变革、整零关系重塑等,车企从过去的硬件集成者到软件集成者 +硬件集成者,将软件从过去供应商的“黑盒”中提取出来收归融合于自身的过程是全新和曲折的历程,通过几轮迭代,电子电气架构迈向中央计算是必然趋势,未来车辆软件所有权将主要属于车企,车企将把控汽车进化的命脉,由此基于智能车衍生的利润池将大幅拓宽。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 12/ 52 图表 12 电子架构演进,汽车价值链重构 资料来源 :零束科技 , 高通, 平安证券研究所 中央集中式的电子电器架构将车辆的控制程序集中在中央计算平台中。可实现: 1)算力按需灵活分配。 通过虚拟化按照实际需求分配算力给不同的操作系统。依据面向服务的架构分解功能,并根据需求调用、组合程序。当需要定义汽车新的功能时,可以通过原子程序的 “拼接”实现新的功能。 2)硬件可插拔,算力可拓展。 当不存在新功能对应的原子程序时,可以通过增加硬件、导入新的原子程序,从而实现新功能。当底层算力不足时,由于虚拟化的优势可以更换更高算力的芯片。 比如 2022年极氪 001、蔚来为保有车主更换车机域控制器以提供更好座舱体验。 3) 软件、硬件 均可 OTA,使得汽车的功能的边界可以不断拓展。 现阶段以特斯拉为首的头部智能车企可 实现动力域、底盘域的升级,并可以通过部分功能的组合实现新功能,但距离 SOA 架构依然有很长的路要走。由分布式走向域控的过程中,原来的汽车 Teir1供应商的“黑盒”供货模式受冲击,但同时传统车企软件能力也较弱,难以覆盖所有软件的开发,需要借助外部力量补强,这给域控制器供应商、科技企业、软件公司巨大的机遇。 二、 车辆电子架构演进,域控制器价值凸显 电子电气架构演进历程中,主机厂和供应链的地位、合作模式在不断动态变化。 在 分布式架构阶段:主机厂为硬件集成者, Tier1 把上游的 Tier2(嵌入式软件、芯片)打包后提供给 主机厂。 在 功能域架构阶段 : 类似功能合并,软件逐步从过去的黑盒中分离,主机厂选择直接与原来的 Tier1/2 合作,在应用软件层可能选择合作也可能选择自研。主机厂根据能力不同对域控制器的软硬件部分参与程度不一。对于自研程度深的主机厂,域控制器供应商相当于纯代工角色,对于自研程度浅的主机厂来说,域控制器供应商相当于全方位的“保姆”角色 ,可以实现“交钥匙”式服务。 进入中央计算 +区域控制阶段以后,大部分 ECU 消失,各传感器 /执行器被中央计算单元支配,原属于 Tier1 的大部分策略层的软件由主机厂主导,主机厂对软件中的高价值模块的介入程度渐深,因此主机厂必须要有专业的软件团队,以集成自研与外包软件,软件所有权主要属于汽车制造商。 随着电子架构集中化,域控制器的 功能集成度、算力需求、软硬件复杂度、通信需求 将呈 指数级增长 。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 13/ 52 图表 13 整车 电子架构 将在相当长 时间处 功能域 阶段, 域控制器价值 凸显 IVI 主机 BCM 网关 ADAS T-BOX 座舱域控制器 驾驶域控制器 车身域控制器 等等 中央域控制器 区域控制器 资料来源: 理想汽车,德赛西威, 平安证券研究所 2.1 域控制器 的分类 博世 、 大陆等传统 Teir1按照功能将车辆划分为五域:动力域、底盘域、信息娱乐域、自动驾驶域和车身域。 在这种划分方式下 Teir1可直接整合自身所专注的业务单元, OEM依然可以借助原有供应商的力量实现“软件定义汽车”的目标,产业链整合难度较低,组织结构变化阻力较小。 动力域、底盘域、车身域带有 较深的 传统整零关系烙印。 动力域控制器负责三电系统的控制,包括三合一系统、 BMS 和整车控制器( VCU)。底盘域控制器包括刹车、转向、安全气囊、减震等功能,由于涉及安全要求,且要求响应速度快,低延迟,目前依然以 ECU 控 制为主。底盘与动力域由于涉及供应商较多,且安全性要求高,车企较难实现动力域与底盘域的集成。车身域控制器主要为车身电子部分(雨刮 /车窗 /车钥匙 ),车身域将率先与座舱域实现融合。 智能座舱域与智能驾驶域是现阶段承载整车个性化智能体验的关键所在,最能体现品牌差异化,对传统供应链依赖度小,是现阶段迭代最快的域,座舱域和自动驾驶域需要处理大量数据,对算力要求较高,而动力总成域、底盘域、车身域,这类域控制器主要涉及控制指令计算以及通讯资源,算力要求相对更低。 无论是新势力还是传统 OEM,受限于技术水平均未能在五域均搭载 域控制器,一般是优先在智能驾驶与智能座舱域打造域控制器,力求打造更容易被消费者感知到的差异化。智能驾驶域控制器整合的功能多,对安全、时延等要求高,复杂度较高,价值量较大,是目前大部分车企最为关注的功能域。 头部主机厂公布的下一代电子电气架构,将实现车辆功能域的进一步集成: “五域 ”(自动驾驶域 +动力域 +底盘域 +座舱域 +车身域)逐步 向集成度更高的 “三域”(自动驾驶域 +智能座舱域 +车控域 +若干网关)迈进 ,即:除智驾域、座舱域外, 将底盘、动力传动以及车身三大功能域直接整合成一个 “ 整车控制域( Vehicle Domain Controller, VDC) ”。 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 14/ 52 图表 14 域控制器演进路径:从经典五域 三域 整车中央计算平台 资料来源: 博世,华为,长城汽车,平安证券研究所 图表 15 整车五大功能域控制器特点 域控制器 主要芯片 性能要求 运算能力 主要操作系统 功能安全 等级 应用场景 核心壁垒 动力 32 位 MCU芯片 要求低 符合 CP AUTOSAR 标准 ASIL-C/D 对动力系统的相关功能进行控制 1.硬件集成能力,包括电机 /泵 /电磁阀 /风扇等; 2.制动及转向控制算法能力,包括整车稳定系统; 3.符合AUTOSAR 软件架构; 4.通信、诊断、功能安全 底盘 32 位 MCU芯片 要求低 符合 CP AUTOSAR 标准 ASIL-D 对转向 /制动 /驱动等底盘执行单元进行控制 1.集成驱动 /制动 /转向整体控制算法,协同控制能力; 2.软件符合 AUTOSAR 等架构; 3.通信、诊断、功能安全 车身 32 位 MCU芯片 要求低 符合 CP AUTOSAR 标准 ASIL-B/C 在原有 BCM(车身控制器) 基础上集成更多的车身控制器功能 1.有较强的传统车身控制模块开发经验,如车窗模块及空调等模块的开发能力; 2.较强硬件集成能力; 3.软件符合 AUTOSAR 等架构; 4.通信、诊断、功能安全 智舱 高性能CPU 芯片/AI 芯片 40-200KDMIPS 基于 Linux 内核定制的专属操作系统 ASIL-B/C 实现一芯多屏等智能座舱功能 1.CPU 芯片及外围电器硬件集成能力; 2.操作系统 /中间件软件的开发及应用能力 智驾 高性能 AI芯片 20-1000 tops 基于 QNX 或Linux 实时操作系统 ASIL-D 自动驾驶感知决策 1.GPU/CPU/NPU/MCU 等多芯片集成硬件能力; 2.实时操作系统 /中间层软件的开发及应用能力; 3.通信、诊断、功能安全开发能力 资料来源: 盖世汽车研究院,平安证券研究所 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 15/ 52 图表 16 当前车企优先部署 用户 感知度高的智能驾驶域、智能座舱域 资料来源: 华阳通用,平安证券研究所 单车价值量方面,不含传感器 的 高算力自动驾驶域控制器均价约 10000 元,目前是价值量空间最大的域。动力域控制器单车价值量在 6000-10000元之间 ; 座舱域和底盘域控制器的单车价值量均位于 2000-3000 元之间 ; 车身域控制器的价值量在1000 元以内。 无论是座舱域还是智驾域,目前渗透率都较低,域控制器尚处于发展的初级阶段。 据高工智能汽车, 2022年上半年搭载座舱域控制器(部分不带仪表)为 33.95万台, 智能座舱解决方案仍较为碎片化,集成度有待进一步提升,作为目前主流的座舱域控大算力芯片,我们估计 2021年高通 8155芯片出货量约 10万片左右,这进一步说明了真正意义上的座舱域控制器尚处于萌芽阶段。 2021年乘用车自动驾驶域控制器年出货量约 53万台,但其中搭载行泊一体域控制器上险量仅为 37.34万辆,未来几年随着大算力 芯片的成本下降及 整车 先行品牌的示范效应双重驱动下,智驾域及座舱域控制器将快速渗透, 我们预计2025 年智能座舱 /智能驾驶域控制器渗透率为 21%/19%,搭载量为 559 万套 /498 万套。 据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在 2025/2030 年有望达 1280/1560 亿美元,其中自动驾驶 +智能座舱域控制器2025/2030 年市场规模有望达 520/710 亿美元。 图表 17 域控制器市场空间预测 2021 年 2022E 2023E 2024E 2025E 单价参考(不含传感器) 乘用车产量 /万台 2141 2300 2415 2536 2663 智能驾驶域控渗透率 2.5% 5% 10% 15% 18.70% 轻量级 2000 元 高算力 10000 元 智能驾驶域控制器搭载量 /万套 53 115 242 380 498 座舱域控制器渗透率 4.2% 6.0% 11.0% 16.0% 21.0% 高通 8155 座舱域控 估计 2500 元 智能座舱域控制器搭载量 /万套 90 138 300 406 559 资料来源: 高工智能汽车,平安证券研究所 2.2 域控制器 产业链 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 16/ 52 域控制器是指由主控芯片、操作系统和中间件、应用算法软件等软硬件有机组成的系统。 主控芯片是域控制器核心, 域控制器中的主控芯片 为 走向集成“ CPU+XPU”的异构式 SoC( XPU 包括 GPU/FPGA/ASIC等), 即在一颗芯片上集成 CPU、 DSP、 ISP、 ASIC、 GPU、 FPGA, 以 支撑各种场景的硬件加速需求。 软件操作系统及中间件采用复杂的嵌入式操作系统。包含系统内核、基础软件及中间件,负责对硬件资源合理调配,以保障各项智能化功能有序进行。应用算法是基于 OS 之上独立开发的软件程序,是主机厂未来打造品牌差异化 的焦点所在。 图表 18 域控制器产业链 资料来源: 平安证券研究所 图表 19 德赛西威基于 OrinX 的域控制器电路板 图表 20 自动驾驶域控制器软件构成 资料来源: 汽车之心,德赛西威, 平安证券研究所 资料来源: 中国软件测评中心, 平安证券研究所 请通过合法途径获取本公司研究报告,如经由未经许可的渠道获得研究报告,请慎重使用并注意阅读研究报告尾页的声明内容。 汽车行业深度报告 17/ 52 图表 21 自动驾驶域控制器软件开发模式变革 平面式开发 各功能 /硬件独立开发 基于信号的架构在设计之初已经锁定 立体式开发 分层次横向打通软件架构 面向服务灵活拓展部署 多维立体式开发 资料来源: 东软睿驰,平安证券研究所 域控制器 商业模式 相较于传统 ECU,域控制器的硬件、软件复杂度大幅上升 。 由于域控制器尚处于发展初期,有些主机厂对大算力域控制器有较强烈的参与诉求,自研模块较多,也有一些主机厂更在意快速部署并量产上市,对时效性关注度高,对自研模块诉求相对较弱,因此 主机厂与域控制器 TIER1 之间出现各式各样 的 合作模式,域控制器 TIER1可以提供交钥匙方案,也可以作为纯粹的代工厂存在。 主机厂对域控制器的大量差异化需求,以及域控制器的软硬件模块复杂度大幅提升(操作系统各异、算力选择、基于不同整车电子电气架构导致的域控制器上集成的 功能各异,比如智能驾驶域控制器集成网关, VCU控制、 BCM车身控制、或 IMU、GPS 定位模块、 V2X模块),对于域控制器 TI